完整高中生物创新实验校本课程开发和的研究课题申报doc.docx

1、完整高中生物创新实验校本课程开发和的研究课题申报doc.高中生物创新实验校本课程开发和研究课题申报一. 课题的现实背景及意义2000 年 1 月，国务院转批了教育部面向 21 世纪教育振兴行动划 ，明确提出实施 高层次创造性人才工程 ，以培养造就一批高水平的具有创新能力的人才。 2000 年 6 月颁布的中共中央国务院关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定进一步强调了 实施素质教育就是全面贯彻党的教育方针， 以提高国民素质为根本宗旨， 以培养学生的创新精神和实践能力为重点。 因此，在学校教育中贯彻创新精神、进创新教育实践，已成为当代我国教育改革与发展进程中责无旁贷的新使命。 可以这样讲， 未

2、来世界的竞争实际上就是创新能力的竞争 , 是我们教学的永恒主题。生物学是一门以实验为基础的自然科学。生物学实验教学不仅是验证理论知识的手段，还是激发学生探索兴趣，培养学生的观察、操作能力，启迪创新意识，提高创新能力的重要途径。 在实验的过程中， 从实验设想的产生到实验方案的设计， 从实验结果的分析到实验报告的完成，每一步都蕴含着创新的火花。正因为如此，如何充分发挥生物实验的优势，有效培养学生的创新能力，就成为当今新课改背景下的生物实验教学着眼点。新颁布的普通高中课程方案 ( 实验 ) 指出，要“创设有利于引导学生主动学习的课程实施环境， 提高学生自主学习、 合作交流以及分析和解决问题的能力”

3、。“学校应建立以校为本的教学研究制度， 鼓励教师针对教学实践中的问题开展教学研究， 重视不同学科教师的交流与研讨， 建设有利于引导教师创造性实施课程的环境， 使课程的实施过程成为教师专业成长的过程” 。因此开设生物创新实验教学与新课改的教学理念相符合。设立生物创新实验室是我校与省、 市有关部门领导正在筹备、 策划的一件有意义的大事。因此研究、 开发生物创新实验校本课程是目前当务之急的事。 我校自上世纪八十年代起就倡导自主发展，鼓励老师自编选修课教材，要求教师结合“校情” ，发挥优势，充分挖掘学校人力、物力资源，开发出自己 “特色” 的选修课程的一贯理念和做法是相吻合的。再加上我校是浙江省一级重

4、点中学，地处钱塘江畔，生物实验材料相对丰富，学校教学设备齐全，师资力量雄厚， 学生素质一流， 我们认为有条件、 有能力开好生物创新实验这一门校本课程课。基于上述分析， 结合本人的研究， 提出“中学生物学创新实验” 的概念， 并将它界定为：“在中学生物学知识的基础上， 以改进完善、 拓展设计实验为手段， 形成不同于生物学教材中实验的新实验。 ”并以此理念把它开发成适合新课改，符合生物学科特点及创新精神的校本课程.二. 国内关于中学生物实验开展的综述生物科学是实验科学。对学生实验技能的培养，一直是国家和广大生物教师所关注的。我国从 1996 年起，全国大部分省份实行高中毕业会考，将生物学实验操作纳

5、入考查之列，并且规定实验考查不合格者不予毕业。 考虑到各地对于实验材料的准备和实验操作所需的时间等实际情况不同， 各省 ( 自治区、 直辖市 ) 教育行政部门可以根据当地实际情况， 从高中生物学必修课中选定若干个实验项目作为本学年高中生物学实验考查的内容， 同时，要明确考查的具体要求和考查的具体方法。 目前 , 随着各种教育新理念的逐步深入人心 , 创新实验思维越来越受到重视的 . 由于新课改刚在全国部分省市开展 , 要开展校本课程的生物实验研究这一课题在全国一定很前卫 .1. 中学生物学实验教学的现状分析生物学实验教学在生物学教学及当今素质教育中地位与作用的探讨已日趋激烈。 实验教学虽是素质

6、教育的重要途径， 但多年来， 在高考指挥棒的引导下， 生物学实验一直未受到重视，以至于一些学校出现了“背实验”的学习方法。另一方面 , 近年来，随着教学改革的进行，一些致力于生物学实验研究的人员开始大量涌现出来， 他们在生物学实验教学改革如激发学生学习兴趣、 培养学习动机、 巩固知识、 开发智力和创新思维等方面发挥了重要的作用。近年来，实验教学法、教学模式的研究也越来越受重视，并取得了可喜的成果。例如“实验竞赛、探索实践“” “示范实践”展开式“四步” “六环节”等实验教学模式这些教学法都是一些教师在实践中总结出来的，各具特点，但同时又都具有以下共同点：(1)重视发挥学生在实验中的主动性，而教

7、师只起指点、引导的作用。(2)注意培养学生的独立性与探索精神，鼓励学生独立完成实验。(3)实验内容、实验设计上增加了许多创造性成分，培养了学生的创造性思维。(4)实验教学程序一般为：教师点拨学生操作交流反馈总结评价。当然，不同的实验教学模式在不同的阶段还有具体的要求， 如“六环节” 实验教学模式中在总结评价后还有“创新探索”等阶段。(5)实验过程由原来的“结论式”实验逐步向“过程式”实验转变。(6)重视实验开始的指导和实验结束时的信息反馈。这些实验教学模式大都把重点放在了学生能力的培养与智力的开发上， 应当说是适应了当今素质教育的要求， 然而有些又过多地强调了学生的主体性， 过多地强调让学生自

8、己操作发现，淡化了理论知识的教学和升华， 使学生在实验中得到的知识比较零散而不具有系统性。.2、目前中学生物学实验教学中存在的问题生物学实验是学生获取生物知识的最有效手段之一，同时在对学生整体素质的提高方面，起到了非实验教学无法替代的作用。 现行的生物课本中安排的生物实验仍有不少的遗憾。1实验的数量少，内容不精人教版高中生物学必修课本中，共安排了 39 个学生分组实验， 22 个演示实验， 3 个小实验， 2 个活动。而香港特别行政区广泛使用的牛津大学出版社的基础生物学共为学生安排了 114 个学生分组实验 ( 活动 ) 。相比之下，我们的学生分组实验就太少了 ! 至于演示实验，它的作用是和学

9、生分组实验不同的， 演示实验只是起到一个呈现、 展示、示范的作用，实验的实施者是教师或少数的学生， 而绝大部分学生都是观众， 被动地接受知识的呈现， 这种实验与播放实验录像片的效果没什么不同。学生的分组实验是真正让学生自己动手做实验。生物学实验的表述方法没有照顾到学生的自学， 似乎就是写给教师看的， 因此显得非常呆板。 常见的方法就是章节的概括， 非常专业化， 但缺少了几分灵性， 学生看到这样毫无生机的文字，自然就不愿意看，更别说能引起学生的思考冲动。教材中学生分组实验“少” ，是不是就“精”了呢 ?比如“观察唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”的实验，该实验设计了分别向两支已注入糨糊的试管滴入清水和

10、唾液，振荡后放在370 C水中恒温 l0min ，冷却后加碘液观察，一支试管中的内容物变蓝，另一支试管中的内容物不变蓝， 从而说明淀粉酶有消化淀粉的作用。而在香港牛津版的 基础生物学 的相关实验中，设计了温度、 pH 值对淀粉酶消化淀粉的影响，且在实验过程中，每隔 2 分钟取一滴试管中的液体，滴到盛有一滴碘液的白瓷板上，记录蓝色不再呈现的时间，并填表分析。2实验直奔结果，不注重对比分析如“向澄清的石灰水中吹气” 这个用来验证人呼出的气体中含有较多的二氧化碳的实验。为了简洁明了地让学生看到呼出的气体中确实是二氧化碳多这个结果，设计了让实验者直接向盛有澄清的石灰水乙试管中吹气，乙试管中的石灰水与澄

11、清的甲试管中的相比变浑浊，于是验证了“呼出气体有较多的二氧化碳”。可书上这个结论的深层意思是“呼出气体中的二氧化碳比吸入的空气中多”但实验中的甲、 乙两支试管根本是没有可比性的，并没有向甲试管中通入与人吹出气体的量相同的空气，这怎么能和乙试管比较?( 空气中是有少量二氧化碳的，如向甲试管中通入大量空气，则甲试管中的石灰水也会变浑浊，而乙试管中如吹入太多的呼出气体，反而会变澄清) 如果在课堂上提出这一问题让学生们改进，学生很自然地想到了先用嘴吹起一个气球，再用气筒吹起一个同样大小的气球，然后把两个气球的气体分别通入甲、乙两支试管，再加以比较。再如，“植物散失水分”实验，直奔结果的实验方法就是.用

12、透明塑料袋罩住一根 叶的枝条， 象是塑料袋内壁上出 水珠， 明植物叶片 行蒸 作用。可 同 没有 比 ，不能 明水主要是叶片散失出来的。3 分析多看重直 果，不重 数据 表 利用直 的 果来 明 ，很多 候都有其明 的 ，比如淀粉遇碘 色、澄清石灰水遇二氧化碳 、 卜条放入 水中一段 会 、 种子萌 温度上升直 的 象是一种定性的描述， 具有模糊性， 究不如定量的数据来得有 服力。 比如在“植物 胞吸水和失水”的 中，不 只是用定性的：放入 水中 卜条 ”来描述，而是在 ，用打孔器取相同口径、 度的 卜条两 ，分 称重并 ， 后用吸水 吸干 卜条外面的水分， 再 量 度及重量， 甚至 可改 水

13、的 度来 行 。学会制表 分析， 学会 制曲 分析， 是一 重要的能力， 可我 的中学生物学 中竟然没有一 方面的 。4只求学生模仿操作，不求学生 新 的目的除了有 践、 以外， 学生提供 疑、 解疑、 新 的活 空 。看看我 的 告册，竟然全是 学生填写 想好的 准答案( 尽管是 得出的) ，而没有 学生分析 成 的原因或可能影响 的因素的 目，更没有鼓励学生改 的做法。 而在国外的一些学生 告册上，随 可 ： 如果要想更 一步 你会怎 改 本 ；再利用一些其他 助 ，你能 明 ?更有直接 学生自己 的做法，如“比 叶片两面的失水率”的 ( 基 生物学 ) ， 学生胶 、秒表、 叶的植物、

14、色的 化 片大小相等) ，要求学生用所提供的材料， 一个 ，找出一片叶子两面的失水率是否相同，从而估 叶片两面气孔数目是否相等，列出 步 ， 以 示操作装置。 在 提示里面又引 学生：如果真的要 叶片两面的气孔分布，你会 行什么 的 ? 在越来越多的教育理念都很重 学生 ，它是学生能力的一种 合的高 体 ，学生在学 、 新的 程中去理解知 的内涵，去体 自己学 的价 。希望我 的 告册上不再 是一些呆板的 步 ，一些把学生思 前后左右都限制死的填空 ，多一些 学生自我 的 ，多一些 象的分析 性的 述 。5 方法 旧，跟不上 代 展翻看国外及港台的中学生物 指 ， 其中我 大学 代才接触到的

15、有很多， 例如果 的培养 、利用小白鼠的多种 、蛋白 的双 、 原性糖的 ，等等，且 更注重研究性与 的科学性， 不少的 材料及 器材已 更新。 反 我 .的实验教材，确实有一种跟不上时代发展的感觉。 所以应从实验教材的改革入手， 遵循“以学生发展为本”的原则，做些适应当前素质教育要求的必要调整。三. 课题研究内容及预期目标1.本课题研究的项目主要有： 调查研究哪些生物实验教学方式学生欢迎 . 及杭州二中学校学生的实际情况是什么 ( 解决校本的问题 ) 研究现行教材中哪些实验内容 , 实验器材 实验材料等可做恰当改变 , 以完善实验体现创新 ( 解决创新的问题 ) 编写杭州二中校本生物创新实验

16、用书 ( 实现创新的问题 ) 研究生物创新实验的评价方式 ( 体现成果的问题 )2.研究的预期目标有我们的设想通过实验创新研究达到以下几点：通过生物创新实验的研究 , 我们想达到( 一 ) 、促使教师实验教学方式的多样化 . 开展“菜单式”实验教学研究“菜单式” 实验教学， 是指学生在教师提供的或学生自行设计的实验“菜单” 基础上选做、设计实验，大胆构思，通过实验研究和验证，获得知识、掌握技能的一种开放式教学方法。学生按照 “目的原理方法步骤现象结论”的思维顺序研究所选的实验，教师对各实验组进行简要指导，对提出的问题进行解答，通过操作、观察、记录、讨论和修改等，对实验结果进行分析、 讨论， 整

17、个教学活动强调了师生互动和双向交流，强调了教师对学生的尊重和指导。学生从“菜单”中选择出自己感兴趣的实验，设计实施，课堂上主动参与，充分满足了学生自我探索、 自我思考、 自我创造、自我表现的心理需求。通过实验教学中的理论分析和实验具体过程的操作，培养了学生思维的逻辑性； 通过实验， 加深了学生对相关问题的理解， 步步设疑，发展了学生的思维。尽管有的学生实验做得不太成功，但他们都能分析讨论自己真实的实验结果， 分析实验失败的原因， 及时调整思路， 培养批判性的思维习惯。通过“菜单式” 实验教学， 学生的求异发散思维能力和联想思维能力得到了提高。 可以认为，“菜单式”实验教学是由基础型实验向研究型

18、实验转化的一种尝试。加强实验教学的横向和纵向结合横向结合是指将课堂实验教学与生物科技活动、 研究性学习结合起来， 纵向结合是指将.课外实践活动与课内实验教学结合起来。这特别适用于展示一个过程持续较长时间的实验，如种子萌发的过程、蛙的发育过程、蚕的完全变态、果蝇的杂交试验、组织培养的实验等。课外，教师指导若干学生去做，或记载，或每阶段制成标本保存，学生用实验过程的记载、标本、实物等，拿到课堂里来作报告、演示。这不仅大大有利于课堂教学的活跃，而且使课堂学习向课外延伸。 开展课外活动， 扩展实践和创新的空间。 某些实验具有连续性和完整性，在一堂实验课内难以完成， 这在一定程度上削弱和限制了学生的创新

19、思维的流畅性以及实践和创新的机会。例如，结合高二新教材中“生长素的发现”这部分内容，带领学生不仅重复达尔文等科学家的经典实验， 还在实验过程中引导和鼓励学生发现、 解决新问题。 如向光性与胚芽鞘的关系， 胚芽鞘尖端以下部位明显伸长的画线实验， 精确测量出胚芽鞘尖端的长度等，都是对课本知识的突破， 培养了学生的创新精神和实践能力。 但这不是课堂上所能完成的，而是通过课内外结合实现的。 . 课堂实验教学与科学探究相结合把课堂教学与绿化校园、 生态调查相结合； 加强课外实践性作业， 减轻学生的课外负担( 如当堂巩固练习 ) ；把开展生物科技活动和研究性学习的重要性提高到有利于快出人才、 出好人才、

20、培养有创造性的人才的高度来认识。 同时还可以利用假期组织各种生物学的校外活动，如林学夏令营、昆虫学夏令营、爱鸟周、识别百种昆虫竞赛、植物学实验技能竞赛、动物学解剖技能竞赛、 百种树木识别竞赛等等。 在活动中及时对学生的发现和创新给予肯定和赞扬，让学生体验成功的喜悦，强化自信和对创新的渴望。尝试进行虚拟实验设计中的生物创新实验室， 按照校长的设想， 装备成数字化实验室。 除了显微镜观察能数字化外， 还可以建成在计算机系统中采用虚拟现实的技术仿真或虚构各种实验环境， 学生可以像在真实的环境中一样观察、操纵、 建构其中的对象，完成各种预定的实验项目， 以获得体验或有所发现的虚拟实验室。在虚拟实验室系

21、统中， 运用建模工具和仿真技术模拟出各种仪器、 设备和实验材料。 对某些仪器、 设备和实验材料， 可以采取半实物仿真的方法， 将实物模型和数字化控制面板相结合。 教师可以先收集足够的真实实验数据； 输入计算机后建立相应的数学模型， 设置必要的参数， 最后将数学模型用虚拟现实的技术表达出来。 学生在动手设计虚拟实验时， 可充分利用虚拟器材库中十分丰富的实验器材， 自由选择各种实验仪器， 配备各种实验药品， 根据实验要求进行组合， 再设置属性 ( 如数量、 浓度 ) 进行实验。 通过输入不同的参数以观察不同的实验结果，进行分析比较。还可以按照个人的理解进行实验操作，随意控制实验进程，.对实验现象进

22、行细致的观察。 如果实验获得满意的结果， 系统将给予适当的评价； 如果获得不可行的结果， 系统将给出解释或提出警告； 如果操作错误， 计算机也会把破坏性的结果呈现出来。通过局域网甚至互联网，学生之间、 师生之间可交流讨论实验结果，展现各自的实验设计，甚至分工协作完成实验以进行合作学习，交流互动，实现资源共享。可见，虚拟实验室把学生置身于一个接近真实的学习环境， 对学生进行有效的技能训练和操作练习，达到与真实实验相同的效果，它既符合皮亚杰“把实验室搬到课堂上去” 的设想，又符合建构主义学习理论关于“学习是一种真实情境的体验”的观点。 . 实验教学与信息技术的整合信息技术与中学生物实验教学有机地整

23、合， 大大优化实验过程， 拓宽实验教学渠道， 提高实验教学效果。 运用现代信息技术， 可以解决诸如实验过程太快， 只能看到实验结果而无法观察到中间的过程； 有的实验耗时而缓慢， 在课堂上无法完成； 有的因场景太大或常有危险性而无法进行等问题。实验教学与信息技术的整合可以在以下几个方面发挥作用：(1)拆分连续、快速实验。运用“慢放” 、“定格”等功能在多媒体操作平台上播放，按需要进行拆分，让学生直观、清楚地分步、分段观察，大大增强实验效果。(2)浓缩长时间实验。用摄像机的慢拍功能，将一些如植物栽培、植物开花过程、动物饲养等需时较长的实验过程录下来， 再通过快速播放， 将较长时间的生长过程高度浓缩

24、。 在课堂上就能较好地观察到其生长的全过程。(3)缩放大型或显微实验。通过录像、照相等形式把一些大型的生态学实验，如植物的群落、大型的生态系统等实验过程记录下来；还可以运用显微摄像技术放大一些微小的形态结构以及生理现象， 如草履虫的应激性、 细胞有丝分裂各时期的染色体行为特点等， 然后在多媒体环境下将它制成课件，通过电视、电脑或幻灯片显示出来。(4)在网络条件下实施远程实验，实现资源共享。实施远程实验。生物学有些实验因环境、地域条件的限制，在本地区难以完成。 某些植物如哈密瓜的栽培， 因受气候条件影响， 我们杭州学生就不易完成； 有些实验过程带有危险性， 无法组织观察，如老虎、 狗熊的生态观察

25、等。借助网络技术和一些有条件进行实验的中学或研究所联系，让他们网上“现场直播” ，使学生能直接观察到实验过程，真正实现远程实验。 由于是同步进行的实验， 学生如亲临其境， 这远比单纯播放教学录像的效果要好得多。. 同一实验，异地同做，资源共享。通过互联网与几个不同地区的中学联系，共同进行某些植物如哈密瓜的种植试验。 通过互联网发布统一指令， 让各学校在同等管理条件下共.同栽培， 列表记录实验数据， 引导学生根据各种数据比较、 分析， 在网上共同论证， 比较南、北方种植的差异，真正理解“橘生淮南则为橘，橘生淮北则为枳”的内涵。另外，互联网是一个巨大的资源库， 可以很轻松地找到大量实验素材， 利用

26、网络， 还可以与世界各地互通信息，加强实验交流，从而真正实现资源共享，达到增长知识，开阔视野的目的。( 二 ) 、编写中学创新实验用书，增加和完善实验内容增加探究性实验内容和设计性实验内容一切循规蹈矩的实验在很大程度上限制了学生的创新思维和创造力。 实验教学中应允许学生异想天开，允许学生犯“错误” ，学生的所谓“错误”实际上是一个个难得的活教材。引导学生去分析产生错误的原因及其纠正的方法， 比简单地按照教材去模仿实验的收获要大得多。(1)设计探究性实验。现行的生物学教材中实验形式虽有所改变，增加了一些实习和探究性实验， 但毕竟验证性实验还占多数。 从培养学生创新能力的角度入手， 将一些验证性实

27、验加以改造，变成探究性实验。 例如，高中生物教材中， 先讲述叶绿体的形态及细胞质的流动，然后安排实验加以验证。 不妨先由学生实验观察， 去探究发现叶绿体的形态及细胞质的动态。这似乎是仅仅将讲课与实验的顺序颠倒，但实质是将验证性实验变为了探究性实验。学生亲自参与了知识的建构过程，其心理体验是前者无法相比的。(2)指导学生设计实验。实验教学应重视对学生实验技能的训练和实验设计的指导，引导学生在了解实验设计方法、 原则的基础上， 进行一些相关或类似的实验设计。 让学生根据实验目的、实验原理及实验要求的基本条件，指导学生精心策划实验方法、设计实验过程，设立对照或变量， 并引入科学的测量方法； 做到有效

28、预测实验结果丁科学描述实验结果， 最终得出科学的实验结论。(3)增加生理、生化的实验内容。增加学生自行设计的实验，即教师提出课题，学生设计，归纳出最佳的，或几个不同方案，由学生去做，以培养学生的创造精神。例如在“植物的繁殖”一章，还可以增加下列实验内容： “深度对种子发芽的影响” 、“湿度对种子发芽的影响”、“土质对种子发芽的影响” 、“浸种对种子发芽的影响”和“种子发芽的时间”等。完善现有实验的内容现有生物学实验的内容过于肤浅和直观，有一些实验缺乏操作的灵活性及思维的深刻性，因此，很有必要将实验过程加以延伸， 适当地深化书本知识。 将现有实验加以拓展延伸，进一步突出实验在培养学生能力方面的作

29、用。 比如在“植物细胞吸水和失水”的实验中，不仅仅只是用定性的“放入盐水中萝卜条变软”来描述，还应增加“用打孔器取相同口径、长.度的萝卜条两组， 分别称重并记录， 实验后用吸水纸吸干萝卜条外面水分， 再测量长度及重量填写下表 ( 甚至还可改变盐水的浓度 ) ”等实验内容， 让学生通过制表统计， 学会通过绘制曲线图分析实验结果，是一项重要的能力。力求使实验通俗易懂，可操作性强，并能激发学生进行实验的兴趣以及持之以恒完成实验的毅力。 在每一个实验主题下， 都应有关于本主题的内容介绍。 这种内容介绍应富有趣味性， 接近口语化， 同时还不时地提出一些问题， 让学生思考。学生在富有趣味性和挑战性的环境中， 就会激发自身的发现欲望， 在这种情形下进行科学实验， 有利于学生集中注意力，并能创造性地开展工作。 实验过程的表述应做到清晰、 直观、形象。对实验方法的解释完整，同时又留有不断发挥的余地。 这种表述有利于学生通过自学， 自己做实验， 如果对实验方法的解释不到位，学生就可能犯错误，有时还会影响到学生的安全。另外，描述实验过程时，应将实验的设计、 实验的对照等知识融合进去， 这有利于帮助学生理解实验的内涵， 启发学生的创造性思维。四. 研究的操作措施及做法(